книги из ГПНТБ / Амелин, С. В. Верхнее строение пути учебное пособие

Паровозные шлаки не отличаются высокой прочностью,, а имеющиеся в них серные примеси вредно действуют на металл, поэтому их разрешается применять лишь на второ­ степенных путях.

На дорогах Европы и США в качестве балластного мате­ риала применяется преимущественно щебень, а в некоторых странах — шлаки.

17. Распределение давления в балластном слое

{фактическое распространение давлений от

шпалы в балластном слое происходит неравномерно и по кривым (рис. 64 — по опытам США). По исследованиям Г. М. Шахунянца, кривые распространения давлений пред­ ставляют собой гиперболы (рис. 65), в частности, с углом асимптот в 60°.

Согласно экспериментальным и теоретическим исследо­ ваниям, давление выравнивается (см. рис. 65) на глубине около 75 см, но такая толщина балластного слоя под шпалой по экономическим соображениям не осуществляется.

При слабых грунтах земляного полотна давление вырав­ нивается за счет толщины балластного слоя, за счет уменьшения шпальных . пролетов, либо за счет того и другого. При этом во всех случаях главное заключается в том, чтобы избежать превышения допускаемых напряжений на основную площадку земляного полотна.

79

18. Поперечные профили балластной призмы

Размеры балластной призмы должны обеспе­

чить устойчивое положение рельсо-шпальной решетки и до­ пускаемые напряжения на поверхности земляного полотна.

На дорогах СССР по типовым поперечным профилям балластной призмы толщина слоя щебня под шпалой до 1964 г. составляла 25 см при деревянных шпалах и 30 см при железобетонных; ширина плеча 15 см. С 1964 г. Мини­ стерством Путей Сообщения введены новые поперечные про­ фили балластной призмы, их размеры приведены в табл. 1 0 .

На рис. 6 6 представлены поперечные профили балласт­ ной призмы из щебня или гравия для нормального типа верхнего строения с железобетонными шпалами однопутной линии, на рис. 67 — профили балластной призмы из щебня на песчаной подушке для верхнего строения тяжелого типа

При недостаточнрй толщине балластного слоя возникают и развиваются до опасных размеров деформации основной площадки земляного полотна. При недостаточной ширине верха балластной призмы (при малых плечах) устойчивость рельсо-шпальной решетки обеспечивается в меньшей степени. Новые поперечные профили балластной призмы отличаются от старых несколько большей толщиной балластного слоя под шпалой и шириной призмы поверху. При новых профи­ лях призмы увеличиваются сроки службы рельсов, шпал и

80

Прямой участок пути

скреплений, уменьшаются объемы работ по ремонту пути^ а сроки окупаемости дополнительных первоначальных затрат

Прямой участок пути

Рис. 68

при устройстве новой призмы оказались небольшими — в за­ висимости от типа верхнего строения в пределах 1,7—3,2 года.

19. Сроки службы балластного слоя

падающими извне, так и образующимися в результате измель­ чения частиц балласта под воздействием поездных нагрузок

ипри подбивке;

—убыли балласта вследствие выдувания и вымывания

его частиц.

Общий тоннаж (млн. т брутто), который может быть пропущен по пути до достижения предельного засорения и загрязнения балласта, приближенно определяется по выра­ жению

82

мости от расстояния зарождения грузопотоков, за­ грязняющих балластный слой.

Величина К определяется эмпирически на основе наблю­ дения за засорением балластной призмы; ее значения для щебня и гравия приведены в табл. 1 1 .

„Р43- 0,22-0,26 0,27-0,31 0,32-0,36 0,47-0,51 0.67-0,71

а при изменяющемся годовом тоннаже определится как чи­ сло слагаемых правой части выражения

где Tj — тоннаж, проходящий в г-м году.

Продлению срока службы балластного слоя способствуют:

—укладка в путь более мощных рельсов и наибольшего числа шпал на 1 км;

—укладка в путь балласта из высококачественного ма­ териала;

83-

—устройство балластной призмы расчетных размеров;

—укладка защитных покрытий щебеночного слоя;,

—тщательное текущее содержание пути;

—проведение мер, обеспечивающих уменьшение засоре­ ния балластного слоя.

20.Экономическая эффективность применения щебеночного балласта

У кладка в путь щебеночного балласта является

не только мерой усиления пути, но и весьма эффективным средством снижения эксплуатационных расходов в доле, зависящей от балласта. Экономическая эффективность при­ менения щебеночного балласта по сравнению с песчаным выражается в снижении расходов на текущее содержание пути (на 20—25%) и амортизационных отчислений (на 20—22%) за счет увеличения сроков службы рельсов и шпал, в умень­ шении в два-три раза расходов на средний и подъемочный ремонты пути, в снижении расходов на тягу поездов и ре­ монт подвижного состава ввиду уменьшения сопротивления движению поездов (при рельсах типа Р50 и тепловозной тя­ ге экономия на 1 млн. т брутто перевозимого груза в год составляет более 4 руб. на 1 км), наконец, в экономии расхо­ дов на перевозку балластных материалов.

Замена песчаного балласта щебнем требует дополнитель­ ных капиталовложений. Экономическая целесообразность та­ ких затрат устанавливается по сроку окупаемости их эксплуа­ тационными сбережениями.

Для среднесетевых условий цена 1 м3 щебня составляет 2,5 руб. против 0,5 руб. за 1 м3 песчаного балласта. (Факти­ ческая стоимость одного м3 щебня на заводах МПС ко­ леблется в широких пределах — от 1,3 до 3,9 руб. в зависи­ мости от технической оснащенности и других условий).

Кроме стоимостных ■показателей, следует иметь в виду и преимущества применения щебня по натуральным показа­ телям. Трудоемкость текущего содержания пути на щебеноч­ ном балласте снижается на 32—52%, а производительность труда повышается на 1 2 —2 0 %, поскольку на этих работах занято около 40% контингента службы пути. Увеличение срока службы рельсов, лежащих в пути на щебне, снижает расход металла на 20%. Сокращение перевозок балласта при переходе на щебеночный балласт освобождает вагоны для народнохозяйственных перевозок и приводит к уменьшению капитальных затрат на увеличение вагонного парка.

84

Указанные преимущества щебеночного балласта обуслов­ ливают непрерывный рост протяженности путей на щебне: к 1959 г. в СССР было 29 тыс. км пути на щебне, а за годы семилетки переведено на щебень около 50 тыс. км.

21. Верхнее строение пути в целом

Верхнее строение пути должно соответствовать

эксплуатационным условиям, поэтому в различных эксплуа­ тационных условиях применять один и тот же тип верхнего строения нецелесообразно как технически, так и эконо­ мически.

Т а б л и ц а 12

Типы верхнего строения пути

П р и м е ч а н и я . 1. Шпалы стандартные, железобетонные и деревянные. 2. Толщина щебня приведена для пути с железобетон­ ными шпалами (числитель) и с деревянными (знаменатель).

На основании исследований ЦНИИ МПС для сети же­ лезных дорог установлены три типа верхнего строения пути: особо тяжелый, тяжелый и нормальный (их характеристики приведены в табл. 12). Каждый тип предназначен для ли­

85

ний определенной грузонапряженности. Все типы верхнего строения предусматривают обращение локомотивов с осевы­ ми нагрузками до 23 т, а вагонов до 21 г.

На линиях со скоростями движения от 121 до 160 км/ч верхнее строение должно применяться не ниже тяжелого.

Г л а в а V. УГОН ПУТИ

И БОРЬБА С НИМ

22.Причины угона пути

Продольное перемещение рельсов относи­

тельно шпал или рельсов со шпалами вместе относительно балластного слоя под действием продольных сил, создавае­

Обычно угон пути проявляется на горизонтальных пло­ щадках, но в большей мере на скатах, и особенно на тор­ мозных участках пути. Он происходит в сторону движения поездов. На однопутных линиях угон пути больше в направ­ лении большего грузопотока.

При исследовании причин угона пути возникло несколь­ ко гипотез, объясняющих это явление.

1. Теория проф. Васютынского объясняет угон рельсов как результат удара двигающегося колеса в противошерстный конец рельса в стыке, где вследствие того, что конец отдающего рельса в стыке прогибается в момент перехода колеса через стык несколько больше, чем конец принимаю­ щего рельса, образуется ступенька (рис. 69).

I

2. Теория Кюнера также объясняет явление угона нали­ чием удара в стыке двигающегося колеса, но только не в ступеньку, а в головку противошерстного (принимающего) рельса.

86

длину (температурные силы меньше сил сопротивления), так как он защемлен накладками и прикрепителями. Но до­ статочно подходящему к рельсу колесу встряхнуть его уда­ ром, как он сразу удлинится в сторону движения. Односто­ ронность удлинения рельса объясняется тем, что едва колесоударит в его торец, как в то же мгновение то же колесо прижмет конец рельса к шпалам. Таким образом, произойдет перемещение — угон рельса. При уменьшении температуры этот рельс укоротится. По-видимому, при укорочении полного обратного перемещения не произойдет. Эта теория (называе­

в боковые грани рельсов при косых набеганиях и виляниях железнодорожных экипажей (рис. 72, а), а также при входе этих экипажей в кривые (рис. 72, б).

8 . В. Г. Альбрехт считает основной причиной угона пути изгиб рельса под подвижной нагрузкой, при котором в слу­ чаях, когда связь между рельсом и опорами не абсолютна и реактивные силы основания на некоторых участках изгиба рельса больше погонных сил сопротивления проскальзыванию рельсов над опорами, происходит некоторое проскальзыва­ ние подошвы.рельса над шпалами.

Итак, ни одна из этих теорий не является исчерпываю­ щей. Очевидно, угон пути есть процесс накопления продоль­ ных перемещений в результате совокупности многообразия причин.

Следует особо подчеркнуть, что угон чрезвычайно вреден для железнодорожного пути. Он вызывает значительные рас­ стройства и дополнительные работы по перешивке пути, пе­ регонке шпал и разгонке зазоров, а также способствует

88

4